Ley de Ohm - UPRAg.edu

Ley de Ohm
I.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
II.
1.
2.
3.
4.
5.
Objetivos
Familiarizarse con el Power Supply y sus diferentes parámetros
Medir corriente y voltaje en un circuito dc
Determinar la relación entre corriente y voltaje
Graficar la Ley de Ohm
Determinar la pendiente de una curva I-V
Determinar la salida de corriente y voltaje de un módulo PV.
Equipos
Módulos PV
1 Módulo de Ley de Ohm
Voltímetro
Amperímetro
Fuente de Potencia DC
III.
Introducción
La ley de ohm establece que la corriente a través de un resistor es directamente proporcional a
la diferencia de potencial (voltaje) en los extremos del resistor, e inversamente proporcional a la
resistencia del resistor. Por lo tanto,
Todo circuito activo requiere una fuente de voltaje para su operación. La energía
que utilizamos puede provenir de una variedad de fuentes alternativas: energía
solar, turbina de viento, energía hidroeléctrica, entre otras. Es conveniente usar
una fuente de voltaje que requiera mantenimiento mínimo y cuyo voltaje de
salida pueda ser controlado. Las fuentes de voltajes se clasifican por su voltaje
máximo y su corriente de salida. Por ejemplo, una fuente de voltaje con valores nominales de 0-40V a
500 mA proveerá un máximo de 40 V y una corriente máxima de 500 mA a cualquier valor de voltaje.
En los experimentos de laboratorio del curso Teoría de Circuitos DC vamos a utilizar el tradicional power
supply y diferentes fuentes de voltaje fotovoltaicas.
Las fuentes de voltaje (power supply) que utilizaremos tienen tres terminales que permiten establecer
voltaje positivo o negativo, que puede conectarse o no a tierra.
Para medir voltaje, coloque el voltímetro en paralelo con el componente a ser medido. Percátese de la
polaridad del amperímetro y del voltaje a ser medido. El voltímetro se puede utilizar como un
instrumento para determinar la polaridad de un voltaje medido. La resistencia interna del voltímetro es
alta, por lo que no sobrecarga ni altera el circuito en paralelo medido.
Para medir corriente, coloque el amperímetro en serie con el ramal o componente a ser medido. Por lo
regular es necesario abrir el circuito para poder insertar el amperímetro en serie. El amperímetro tiene
polaridad, por lo tanto asegúrese de conectar el positivo y negativo en la dirección correcta. La
resistencia interna del amperímetro es muy pequeña, por lo que no sobrecarga ni altera el circuito en
serie medido.
Finalmente, en este laboratorio se comparan los valores medidos y los calculados. Puede haber
diferencia entre lo medido y calculado. Esta diferencia o error se expresa en forma porcentual. Se
busca siempre que el error sea pequeño. La calibración de los instrumentos, la tolerancia del
componente y el error humano afectan el porciento de error de una medición versus la calculada.
IV.
Procedimiento
El propósito primordial de este laboratorio es que te familiarices con los equipos y componentes de los
primeros laboratorios. Es importante que como miembro de tu grupo participes activamente, sin
apresurarte, en hacer las conexiones y tomar las mediciones.
Sección I
Ley de Ohm –Resistencia fija
En esta sección se observa el efecto de variar el voltaje de una fuente de voltaje “power supply” que
tiene conectada una resistencia de valor constante. Se demuestra la relación entre el voltaje y la
corriente de la resistencia. Esta relación obedece a la ley de Ohm
. Es decir, la corriente de la
resistencia es directamente proporcional a los cambios en voltaje en la resistencia. Por lo tanto, si el
voltaje aumenta dos veces, la corriente se duplica igualmente.
a) Mida la resistencia de 1 k y anote el valor medido en la tabla 1.1
TABLA 1.1 Medir resistencia
R=1K
R medido
____________________________
a) Construya el circuito que se muestra en la figura 1. Use el DMM como amperímetro. Para tener
una lectura positiva, conecte el amperímetro para que la corriente convencional entre por el
terminal rojo (+) y continúe con el terminal negro (-) del amperímetro.
+
DC
Power Supply
+
2 V
-
DMM
-
I
+
R
DMM
V
1k
-
VR = 2 V
b)
c)
d)
e)
Figura 1
Ajuste el voltaje del power supply hasta que el voltaje de la resistencia sea igual a 2 V (haga la
medición de voltaje en la resistencia, no en el power supply).
Utilice un DMM y conéctelo con la polaridad correcta (positivo del DMM al lado positivo de la
resistencia, negativo del DMM al lado de menor potencial de la resistencia). En la Tabla 1.2,
anote los valores medidos de IR, corriente de la resistencia.
Calcule la corriente IR usando la formula de la ley de Ohm y el valor medido de la resistencia R.
Finalmente, calcule el porciento de error usando la ecuación que se muestra, para cada uno de
los valores de voltaje VR en la tabla 3.3
x 100
TABLA 1.2 La Ley de Ohm – Variando el voltaje
VR (DMM)
(v)
IR (DMM)
0V
0 mA
2V
4V
6V
8V
10 V
VR(DMM)
(mA)
0V
(mA)
Porciento de error
(%)
0 mA
0%
IR
f)
Trazar la grafica de la ley de Ohm. Grafique el voltaje de la resistencia contra su corriente con
los valores de la tabla 1.2. Nombre la curva R= 1k .
IR (mA)
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
VR (Voltios)
V.
Actividad con paneles fotovoltaicos
Sección II
Circuito Básico DC
En esta sección se construye un circuito básico DC que consiste de una fuente de voltaje, una carga
eléctrica (Lámpara) y un interruptor. En esta sección, se determinará la corriente de un circuito en serie
por medición directa con un amperímetro, así como haciendo el cálculo usando la Ley de Ohm.
Procedimiento:
1. Construya el circuito de la figura 2, conectando a la fuente fotovoltaica la lámpara de 12 V DC.
Oriente el módulo PV para obtener una máxima irradiación solar.
2. Observe el encendido de la lámpara de acuerdo a la radiación solar.
3. Mida el voltaje de la lámpara con un DMM, figura 3.
4. Abra el circuito para medir corriente, figura 4.
5. Mida la corriente de la lámpara con un DMM, figura 4.
TABLA 1.1 La Ley de Ohm – Circuito Básico
IL (Corriente en la lámpara)
____________________________ mA
VL(Voltaje en la lámpara)
______________________________ V
Figura 2
Figura 3
+
PV
-
IL = 0 A
+
Circuito Abierto
No hay paso de corriente
Figura 4
Figura 5
-
Lámpara
12 V
Sección III La Ley de Ohm con una fuente fotovoltaica (PV)
En esta sección, vamos a demostrar la Ley de Ohm utilizando una fuente de voltaje fija. En particular
usaremos un módulo fotovoltaico de 12 V. El voltaje permanecerá constante en la medida que la
irradiación solar permanezca constante al momento del experimento. Con una fuente PV 12V,
estaremos variando la resistencia para obtener diferentes valores de corriente
En esta sección, se determinará la corriente de un circuito en serie por medición directa con un
amperímetro, así como haciendo el cálculo usando la Ley de Ohm.
Procedimiento:
6. Construya el circuito de la figura 2 usando un DMM como amperímetro. Asegúrese de conectar
el amperímetro correctamente tal que la corriente convencional entra por el terminal positivo
(rojo) del metro y sale por el terminal negativo (negro) para asegurar una lectura positiva.
Inserte los valores medidos de cada una de las resistencias en la TABLA 2.1
7. Repita el procedimiento para cada una de las resistencias.
8. Usando los datos de la Tabla 2.1 trace una grafica de I versus R. Indique con claridad cada punto
en la grafica. Identifique la curva con V = 24 V.
TABLA 2.1 La Ley de Ohm – Variando la resistencia
R (Ohm)
500
1000
2000
2400
3000
IR (DMM)
mA
VR (DMM) IR VR/Rmed.
V
mA
Porciento de
error (%)
IR (mA)
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
500
1000
2000
2500
3000
3500
R (Ohms)